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Matériaux pour pièces de vide et d’équipements semi-conducteurs
La nuance, l’état et le certificat décident si une pièce peut aller dans l’outil. Les désignations ci-dessous couvrent ASTM et UNS, EN et JIS, de sorte qu’un plan rédigé dans un système se lit de la même façon pour un atelier qui achète sa matière dans un autre.
Nuances de métaux et leurs désignations
Les équivalences sont proches, pas identiques. Les limites de composition diffèrent légèrement d’une norme à l’autre : nommez donc la norme à laquelle vous libérez et laissez l’atelier acheter conformément.
| Matériau | UNS | EN | JIS | Forme et état habituels | Utilisation |
|---|---|---|---|---|---|
| Aluminium 6061 | A96061 | EN AW-6061 | A6061 | Plaque et barre T6 ou T651 | Corps de chambre, couvercles, supports, la plupart des pièces de structure |
| Aluminium 5083 | A95083 | EN AW-5083 | A5083 | Plaque O, H111 ou H321 | Grands corps de chambre, structure de vide soudée |
| Aluminium 5052 | A95052 | EN AW-5052 | A5052 | Tôle et plaque H32 | Capots, gaines, enveloppes en tôlerie |
| Inox 304L | S30403 | 1.4307 | SUS304L | Barre et plaque recuites | Bâtis, pièces de ligne de pompage primaire, structure de vide sans contact avec le fluide |
| Inox 316L | S31603 | 1.4404 | SUS316L | Barre, plaque et tube recuits | Pièces en contact avec le gaz, brides, équipements UHV |
| Inox 316LN | S31653 | 1.4429 | SUS316LN | Recuit, souvent refondu | Brides CF et pièces UHV étuvables |
| Titane Grade 2 | R50400 | 3.7035 | Class 2 | Barre et plaque recuites | Zones de procédé corrosives, pièces PVD |
| Titane Grade 5 | R56400 | 3.7165 | TAP6400 | Barre et plaque recuites | Pièces légères et rigides, bras de manipulation de wafers |
| Molybdène | R03600 | n/a | n/a | Barre et plaque détensionnées | Écrans thermiques, zone chaude et équipements d’implantation |
| Cuivre OFE | C10100 | CW009A | C1011 | Recuit ou demi-dur | Joints CF, blocs de refroidissement, pièces RF |
Normes de plaque et de barre à nommer sur le plan : ASTM B209 et B221 pour l’aluminium, ASTM A240 et A276 pour l’inox, ASTM B265 et B348 pour le titane, ASTM F68 pour le cuivre sans oxygène.
Aluminium ou inox
La plupart des pièces de chambre sont l’un ou l’autre. Le choix se fait par la température, la chimie du procédé et le mode d’assemblage, plus que par la résistance.
Aluminium 6061 et 5083
- Léger, rapide à usiner, moins cher par pièce
- Bon conducteur de chaleur, adapté aux couvercles et plaques refroidis
- Reçoit l’anodisation dure Type III pour les surfaces exposées au plasma
- Températures d’étuvage plus basses que l’inox
- Les faces d’étanchéité se rayent facilement, la manutention et l’emballage comptent donc
Inox 304L et 316L
- Étuvable à plus haute température pour le travail UHV
- Se soude en joints étanches, standard pour les équipements CF
- Électropoli pour la pureté des surfaces en contact avec le gaz
- Plus lourd et plus lent à usiner, il s’écrouit
- Les nuances L à bas carbone limitent la sensibilisation aux soudures
Choix de plaque dans l’aluminium : 6061, 5083 et plaque d’outillage coulée pour chambres. Nuances de pureté de l’inox : 316L VIM-VAR pour lignes de gaz UHP.
Ce qu’il faut écarter d’une pièce de vide
Ce sont les matériaux et les habitudes qui passent un contrôle dimensionnel puis échouent à la mise sous vide ou à l’étuvage.
- Zinc et cadmiumTous deux ont une pression de vapeur élevée et contaminent une chambre à l’étuvage. Cela exclut le laiton, le 7075 et les autres alliages contenant du zinc ainsi que les fixations cadmiées à l’intérieur du vide.
- Nuances de décolletageLe soufre et le plomb sont ce qui rend les 303, 12L14 et 2011 faciles à couper. Ils dégazent, nuisent à la qualité des soudures et apparaissent comme des inclusions sur une face polie. Spécifiez du 304L ou du 316L, pas du 303.
- Matière coulée poreuseLa porosité de fonderie piège du gaz et du fluide de nettoyage et libère les deux sous vide. De la plaque ou de la barre corroyée pour tout ce qui voit le vide, sauf si la pièce coulée est qualifiée pour cela.
- Silicone et lubrifiants inconnusLe silicone migre et se retire difficilement. Demandez à l’atelier quels lubrifiants et fluides de coupe touchent la pièce, et indiquez sur le plan si le silicone est interdit.
- Volumes borgnes non ventilésCe n’est pas un matériau, mais cela se comporte comme tel. Du gaz piégé derrière une vis ou dans un trou borgne fuit lentement et se lit comme une mauvaise mise sous vide.
Pourquoi cela compte à basse pression : dégazage.
Polymères et céramiques
Les températures sont les limites de service continu typiques des fabricants de matière, pas des limites d’étuvage sous vide. Les charges, les pigments et la nuance modifient à la fois la limite et le dégazage.
| Matériau | Forme habituelle | Limite de service typique | Utilisation |
|---|---|---|---|
| PEEK, non chargé | Barre et plaque extrudées | Environ 250 °C en continu | Isolants, pièces en contact avec le wafer, anneaux CMP |
| Polyimide (type Vespel SP-1) | Formes obtenues en formage direct | Environ 290 °C en continu | Isolants haute température, patins d’usure |
| PPS | Extrudé ou moulé par compression | Environ 220 °C en continu | Anneaux de maintien CMP, pièces côté chimie |
| PTFE et PFA | Barre et feuille moulées | Environ 260 °C en continu | Pièces de procédé humide, joints, chemises |
| Alumine 99.5 pour cent | Frittée, puis rectifiée ou rodée | Bien au-dessus de la plage de procédé | Isolants, pièces en contact avec le wafer, en général chez un céramiste |
ASTM E595 est le test de dégazage courant pour les polymères : perte de masse totale de 1.0 pour cent ou moins et matières volatiles condensables collectées de 0.10 pour cent ou moins. Demandez les données du fabricant pour la nuance exacte. Plus de détails dans PFA, PVDF et PEEK pour outils de procédé humide et alumine et AlN dans les outils à wafers.
Certificats et traçabilité
La documentation fait partie de la matière. Indiquez le type de certificat sur le plan, sinon il ne figurera pas dans le devis.
- EN 10204 3.1Certificat de réception du fabricant de la matière avec la composition et les résultats mécaniques mesurés de la coulée. La demande normale pour les pièces de vide et de gaz.
- EN 10204 3.2Les mêmes résultats, confirmés en outre par un inspecteur indépendant ou le représentant de l’acheteur. Demandé uniquement pour les pièces critiques, et il ajoute du délai à l’aciérie.
- Traçabilité du lot de couléeLe numéro de coulée du certificat est marqué ou enregistré pour chaque pièce ou lot, de sorte qu’une question matière peut être remontée jusqu’à la matière utilisée.
- Liste de matières restreintesSi votre société interdit des substances ou exige une déclaration, envoyez la liste avec la demande. Elle réduit la matière qu’un atelier peut acheter.
- Certificats de finitionLes lignes d’anodisation, de dépôt et d’électropolissage délivrent leur propre certificat par lot. Demandez-le avec le rapport dimensionnel.
Questions sur les matériaux
Le 6061 ou le 5083 est-il meilleur pour un corps de chambre ?
Le 6061-T6 s’usine proprement, tient bien une face d’étanchéité et reçoit uniformément l’anodisation dure, il couvre donc la plupart des corps et couvercles de chambre usinés. Le 5083 est le choix habituel pour les grands corps soudés, car il conserve davantage de sa résistance après soudage et se livre en plaque épaisse. La conception des soudures tranche généralement.
Ai-je besoin de 316L ou le 304L suffit-il ?
Pour la structure et les pièces de ligne de pompage primaire, le 304L suffit normalement. Les pièces en contact avec le gaz, les pièces électropolies pour la pureté et celles exposées à un gaz de procédé corrosif demandent en général du 316L, et les lignes de gaz ultra pures vont souvent plus loin avec du 316L VIM-VAR. C’est le molybdène du 316L qui améliore la résistance à la corrosion.
Qu’est-ce qu’un certificat 3.1 et en ai-je besoin ?
Un certificat de réception EN 10204 type 3.1 est délivré par le fabricant de la matière et indique la composition et les résultats mécaniques mesurés pour cette coulée. La plupart des plans de pièces de vide et de gaz en demandent un, rattaché au lot de coulée de la matière réellement utilisée. Un certificat de négociant qui ne fait que répéter la nuance n’est pas le même document.
Le PEEK peut-il aller à l’intérieur de la chambre ?
Souvent, oui. Le PEEK non chargé et le polyimide sont courants sous vide parce qu’ils dégazent peu après un étuvage. Vérifiez la nuance, car les charges et les pigments changent le résultat, et demandez au fabricant de la matière des données de dégazage mesurées selon ASTM E595.
Matière choisie ? Envoyez le plan.
Indiquez la nuance, la norme et le type de certificat dans la demande. Nous la transmettons à 3 ateliers au plus qui achètent déjà cette matière et répondons sous 24 heures ouvrées.
- ProcédésÉtapes d’usinage, de finition, de nettoyage et d’essai.
- ApplicationsQuelle matière va où, par module d’outil.
- Molybdène et titaneMétaux réfractaires et légers sous vide.